前几篇分别讲了 F-DI、1oo1/1oo2、差异时间和 F-DQ。这一篇把这些零散概念重新放回 TIA Portal 工程里，按从硬件到安全程序的顺序完成一套最基础的 S7-1500F + ET 200SP F-I/O 组态。

安全提示
F-I/O 参数和 F-monitoring time 的修改可能导致安全程序重新编译后发生变化，并可能需要重新验收。

一、目标系统结构

最基础的 SIMATIC Safety 系统可以由一台 S7-1500F、一个 ET 200SP 远程站、F-DI 安全输入和 F-DQ 安全输出组成。F-CPU 执行安全程序，F-I/O 负责现场安全信号，二者通过 PROFIsafe 交换安全数据。

西门子 SIMATIC Safety 系统硬件与软件组成示意图，包括 F-CPU、F-I/O 与 STEP 7 Safety，来源：Siemens SIMATIC Safety V21 官方文档
图 1：SIMATIC Safety F-System 的硬件与软件组成（图片来源：Siemens《SIMATIC Safety - Configuring and Programming V21》）。
要点
在 TIA Portal 中，安全系统仍按标准自动化系统的方式搭建硬件，只是在 F-CPU、F-I/O 和安全参数上增加了额外的 Safety 配置。

二、添加 S7-1500F 并启用 F-capability

F-CPU 在 STEP 7 中的硬件组态方式与标准 CPU 基本一致。Siemens 说明，即使没有安装 STEP 7 Safety 许可证，F-CPU 本身仍然可以被组态。

如果要让 F-I/O 以安全模式运行，或者使用安全相关通信，则必须启用 F-CPU 的 F-capability。安装 STEP 7 Safety 许可证时，该能力默认处于启用状态。

项目 作用 配置要点
F-capability 使 F-CPU 能运行安全程序并使用 F-I/O 安全模式 CPU Properties → Fail-safe → Enable F-activation
F-source address PROFIsafe 地址类型 2/3 的源地址 地址类型 2 下应保持网络范围内唯一
Default F-monitoring time 监控 F-CPU 与 F-I/O 的安全通信 不要只依赖默认值，最终要结合总线周期和响应时间计算

三、添加 ET 200SP F-I/O

在 Device view 或 Network view 中建立 ET 200SP 站点，并插入所需的 F-I/O。本文前面使用的 F-DI 8x24VDC HF 和 F-DQ 4x24VDC/2A PM HF 都属于 ET 200SP 故障安全模块。

插入模块后，在 Properties 中配置 F 参数、通道参数、诊断和输入/输出相关参数。Siemens 明确提醒，F-I/O 参数变化会影响安全程序重新编译后的结果，因此可能触发新的验收要求。

西门子 ET 200SP F-DI 8x24VDC HF 故障安全数字输入模块，来源：Siemens Fail-safe modules Manual Collection V21
图 2：ET 200SP F-DI 8x24VDC HF 安全输入模块（图片来源：Siemens Fail-safe modules Manual Collection V21）。
Siemens ET 200SP F-DQ 4x24VDC/2A PM HF 故障安全数字输出模块，来源：Siemens Fail-safe modules Manual Collection
图 3：ET 200SP F-DQ 4x24VDC/2A PM HF 安全输出模块（图片来源：Siemens Fail-safe modules Manual Collection）。

四、设置关键 F 参数

硬件插入完成后，先把安全通信参数与模块工作方式确认清楚，再进入程序。对基础 ET 200SP F-I/O 项目，最容易影响后续调试的是 PROFIsafe 地址、F-monitoring time、输入评估方式和输出测试参数。

参数/对象 作用 配置要点
F-destination address 标识具体 F-I/O 由 F-System 建议或分配，必须保证地址唯一性要求
F-monitoring time 监控安全帧通信 修改后重新编译可能改变安全程序并需要重新验收
Sensor evaluation 定义 F-DI 的 1oo1 / 1oo2 评估方式 必须与传感器通道关系和目标安全架构一致
Dark/Light Test 检查 F-DQ 输出开关和回读 需要与负载电气特性和目标 SIL/PL 一起确认

五、分配 PROFIsafe 地址

对于需要在线分配 PROFIsafe 地址的 F-I/O，Siemens 要求先保证最新硬件组态已经下载到 F-CPU，并且 F-CPU 与 F-module 在线可达。

分配时要通过 LED flashing 或规定的序列号方式确认正在操作的实际设备。官方特别要求，相关序列号应直接从 F-CPU 或接口模块本体读取并记录，而不能用 TIA Portal Online & Diagnostics 中显示的序列号代替。

安全提示
点击 Assign PROFIsafe address 相当于确认目标 F-I/O 的身份。不要只根据项目树中的名称判断现场模块。

六、默认安全程序如何生成

S7-1200/1500 F-CPU 启用 F-capability 后，TIA Portal 默认会为新插入的 F-CPU 自动生成一个 F-runtime group。该运行组包含 F-OB、Main Safety 以及系统自动生成的安全相关块。

西门子 S7-1200 和 S7-1500 F-CPU 安全程序结构示意图，展示 F-runtime group、F-OB、Main Safety、F-FB、F-DB 与 F-I/O DB 的关系，来源：SIMATIC Safety V21 官方文档
图 4：S7-1200/1500 F-CPU 安全程序结构（图片来源：Siemens《SIMATIC Safety - Configuring and Programming V21》）。

如果不希望 TIA Portal 自动生成默认 F-runtime group，可以在 Options → Settings → STEP 7 Safety 中取消 Generate default fail-safe program。该设置只影响之后新插入的 F-CPU，不会改变已有安全程序。

七、编译、下载与在线确认

硬件和安全参数完成后，编译硬件组态与安全程序，再下载到 F-CPU。下载前应处理所有 Safety 编译错误和警告，并确认实际硬件、PROFIsafe 地址和项目组态一致。

程序投入运行后，不要只看普通 I/O 状态。还要检查 F-I/O 是否钝化、PROFIsafe 通信是否正常、F-runtime group 是否正常执行，以及 Collective F-Signature 等安全项目识别信息是否与预期一致。

要点
安全系统调试顺序应先确认硬件和 PROFIsafe，再确认 F-I/O 状态，最后进入安全功能程序调试。

八、哪些修改要重新检查

修改 影响 处理要点
F-I/O 参数 重新编译后可能改变安全程序 重新比较并判断是否需要新的验收
F-monitoring time 影响安全通信监控和程序签名相关结果 重新编译并按项目验收流程处理
Central F-source address 会改变该 F-CPU 下地址类型 2/3 F-I/O 的源地址 可能需要新的验收，因为重新编译后的安全程序发生变化

九、结论

一套 S7-1500F + ET 200SP F-I/O 的基础组态，可以按“F-CPU → ET 200SP → F-I/O → F 参数 → PROFIsafe 地址 → 默认安全程序 → 编译下载 → 在线确认”的顺序建立。

把硬件、通信和安全程序分层确认后，后续再写 ESTOP1、安全门或 FDBACK 时，故障定位会清楚得多。

资料来源

1. Siemens SIMATIC Safety V21：Configuring an F-CPU

2. Siemens SIMATIC Safety V21：Overview of Configuration

3. Siemens SIMATIC Safety V21：Identifying F-modules

说明：本文用于梳理基础组态顺序，不替代具体项目的风险评估、响应时间计算、测试和最终安全验收。